金属材料焊接 教学课件 作者 张连生 主编 第二章　碳素钢的焊接.ppt

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1、金属材料焊接第二章　碳素钢的焊接第二章　碳素钢的焊接第一节　碳素钢概述第二节　低碳钢的焊接第三节　中碳钢的焊接第四节　高碳钢的焊接复习思考题第一节　碳素钢概述一、碳素钢的种类碳素钢是以铁为基本成分，含有少量碳（w（C）≤1．3%）的铁碳合金。碳素钢中除以碳作为主要合金元素外，还有锰和硅等少量有益元素。此外，碳素钢中还有硫、磷等杂质，各种钢都对杂质作了严格限制。对于某些主要碳素钢还要限制铬、镍、铜、氮等元素含量。二、碳素钢的焊接性碳素钢的焊接性主要决定于它的含碳量，随着含碳量增加，焊接性逐渐变差。表2⁃1表明了这一情况。第一节　碳素钢概述表2-1　碳素钢焊接性

2、与含碳量的关系第一节　碳素钢概述图2-1　碳钢含碳量、马氏体量和最大硬度值的关第二节　低碳钢的焊接一、低碳钢的焊接性低碳钢中含碳较低、含锰、硅又少，所以，通常情况下不会因焊接而引起严重硬化组织和淬火组织，这种钢材的塑性和冲击韧度优良，焊成的接头塑性和冲击韧度也很好，焊接时一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，可以说整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施，其焊接性优良，可以采用各种焊接方法焊接，但遇到下述情况，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时出现困难。1)低碳钢母材不合格，含碳、硫过高，焊接时可能出现裂纹，尤其是遇到下列情况，如角焊缝、对

3、接多层焊第一道焊道、整个板面采用单面焊单层焊缝和大间隙对接第一道焊缝等。2)采用旧冶炼方法生产的低碳转炉钢。第二节　低碳钢的焊接3)低碳沸腾钢。4)焊接方法不当，如埋弧焊热输入大，会使焊接热影响区过热区出现粗晶组织，使热影响区韧性降低;电渣焊的热输入比埋弧焊还要大，热影响区晶粒更加粗大，韧性降低更为明显，所以低碳钢电渣焊接头焊后通常要经正火处理，细化晶粒，以提高其韧性。二、低碳钢的焊接工艺(一)焊接方法的选择(二)焊接材料的选用第二节　低碳钢的焊接表2-2　焊接低碳钢常用的焊接材料选用举例第二节　低碳钢的焊接(三)焊接工艺要点1)焊前预热，焊时保持层间温度。

4、2)采用低氢或超低氢焊接材料。3)定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，适当增加定位焊缝截面和长度。4)整条焊缝连续焊完，尽量避免中断。5)不在坡口以外的母材上引弧，熄弧时，弧坑要填满。6)弯板、矫正和装配时，尽可能不在低温下进行。7)尽可能改善严寒下的劳动条件。第二节　低碳钢的焊接表2-3　低碳钢梁、柱、桁架结构焊接预热温度表第二节　低碳钢的焊接表2-4　低碳钢管道、容器结构焊接预热温度第二节　低碳钢的焊接三、焊接低碳钢的先进焊接工艺方法压力容器制造、锅炉制造以及电站安装工程中用到的比较先进的焊接工艺方法如下。1.窄间隙埋弧焊2.自动窄间隙MIG全位置焊3.

5、钨极氩弧焊封底背面成形工艺4.多头MlG焊5.等离子弧焊6.电阻焊第二节　低碳钢的焊接表2-5　锅炉和压力容器焊接的应用举例第二节　低碳钢的焊接表2-5　锅炉和压力容器焊接的应用举例第三节　中碳钢的焊接一、中碳钢的焊接性中碳钢w(C)=0．30%～0．60%。当w(C)接近0．30%而w(Mn)不高时，焊接性良好。随着w(C)的增加，焊接性逐渐变差。w(C)为0．50%左右而仍按焊接低碳钢常用的工艺施焊时，则热影响区可能产生硬脆的马氏体组织，易于开裂。当焊接材料和焊接过程控制不好时，甚至焊缝也如此。焊接时，相当数量母材会熔化进入焊缝，使含碳量增高，容易产生焊

6、缝热裂纹。特别是杂质硫控制不严时，更显示出来。这种热裂纹在弧坑处更为敏感。此外，由于含碳量增高，气孔敏感性也增大。二、中碳钢的焊接工艺(一)焊接方法的选择(二)焊接材料的选用第三节　中碳钢的焊接1.应尽量采用低氢型焊接材料2.注意焊缝金属与母材强度匹配3.在特殊情况下选择焊接材料4.考虑焊前状态(三)焊接工艺要点表2-6　中碳钢焊接的焊条、预热及消除应力热处理温度第三节　中碳钢的焊接三、中碳钢焊接实例中碳钢的焊接并不少见，例如40、45或50钢的焊接时有发生。不过，这些钢材往往制成机器零件，并非大型结构，所以大多为焊条电弧焊。第四节　高碳钢的焊接一、高碳钢的

7、焊接性高碳钢的w（C）大于0．6%，除了高碳结构钢外，还包括高碳碳素钢铸件和碳素工具钢等。它们的w（C）比中碳钢更高，更容易产生硬脆的高碳马氏体，所以淬硬倾向和裂纹敏感倾向更大，从而焊接性更差。因此，这类钢实际上不用于制造焊接结构，而用于硬度或耐磨部件、零件和工具，以及某些铸件，亦即用于工具钢和铸钢，所以它们的焊接大多数为焊接修复。为了获得高硬度或耐磨性，高碳钢零件一般都经过热处理，常为淬火+回火，因此，高碳钢焊接前应经过退火，这样可以减少裂纹倾向，焊后再进行热处理，以达到高硬度和耐磨要求。二、高碳钢的焊接工艺(一)焊接方法的选择第四节　高碳钢的焊接(二)焊

8、接材料的选用(三)焊接工艺要点1)高碳钢应先退火然后